Николай Ге родился в усадьбе под Воронежем, в семье помещика французского происхождения: дед будущего художника — Матвей Ге — эмигрировал из Франции в конце XVIII века. Мать художника умерла от холеры, когда ему не было и четырех месяцев. Ге и его братьев могла ждать та же участь, но крепостные отнесли детей в город, к бабушке, где инфекция была не так распространена, и спасли их от гибели. Когда опасность миновала, семья вернулась в имение. Отец редко бывал дома, воспитанием детей занимались бабушка и няня Наталья — крепостная женщина. Старшие братья Ге проявляли интерес к точным наукам, а будущий художник с детства любил рисовать.
В Петербурге Ге поступил в университет, и снова — вопреки собственным предпочтениям — на математический факультет. Но его тянуло к искусству: свободное время Ге проводил в картинных галереях, а по воскресеньям посещал университетские музыкальные концерты. В 1850 году он бросил университет и поступил в Академию художеств.
В Академии художеств Николай Ге обрел друзей и единомышленников. Но главным для него была возможность быть ближе к творчеству своего кумира, Карла Брюллова. В те годы знаменитый художник был уже слаб и болен и в Академию не приходил. Поэтому Ге расспрашивал о нем старших товарищей и натурщиков, копировал его стиль и технику, в свободное время внимательно рассматривал его картины, развешанные в выставочных залах.
В 1855 году Ге представил Совету Академии полотно «Ахиллес оплакивает Патрокла» и успешно выдержал экзамен на Малую золотую медаль. А через два года за картину «Саул у Аэндорской волшебницы» он получил Большую золотую медаль и отправился в пенсионерскую поездку по Европе за счет Академии.
Ге выехал за границу сразу после экзамена в Академии. Он побывал в Швейцарии, Германии и Италии. В Риме Ге посещал картинные галереи и создавал этюды. Он написал несколько женских портретов, вид города из окна мастерской, и картину «Утро», на которой поставил подпись «Подражание Брюллову». Тогда же появились эскизы «Смерть Виргинии» и «Любовь весталки».
Когда Николай Ге вернулся в Петербург в 1863 году, за «Тайную вечерю» Совет присвоил ему звание профессора исторической живописи. А на следующий год император Александр II выкупил картину за 10 тысяч рублей.
В Петербурге Ге участвовал в создании «Товарищества передвижных художественных выставок». Для первой выставки он написал картину «Петр I допрашивает царевича Алексея в Петергофе», которую еще в мастерской приобрел для своей коллекции меценат Павел Третьяков.
В петербургский период Николай Ге создавал картины на исторические темы — «Екатерина II у гроба Елизаветы», «Александр Сергеевич Пушкин в селе Михайловском», а также написал портреты многих своих современников: Ивана Тургенева, Марка Антокольского, Николая Некрасова, Николая Костомарова, Михаила Салтыкова-Щедрина.
В 1875 году художник навсегда покинул Петербург, переехал на Черниговщину, где купил небольшой хутор Ивановский (ныне Шевченко). Он продолжал писать картины на библейские сюжеты, портреты купцов и промышленников, а за год до смерти создал собственный автопортрет, который считается одной из лучших работ Ге.
Художник умер в 1894 году, его похоронили на восточной околице хутора. Работы Николая Ге хранятся в Третьяковской галерее в Москве и Русском музее в Санкт-Петербурге.